惠勒的字母“U”

“这家伙听起来疯了。你们这代人不知道的是，他一直疯疯癫癫的”，理查德·费曼（Richard Feynman）告诉基普·索恩（Kip Thorne），这是1971年两人在加州理工学院附近一家亚美尼亚餐厅共进午餐时的事。他一边指着约翰·阿奇博尔德·惠勒（John Archibald Wheeler），他们两人共同的博士导师，现在正坐在他们身边，一边接着说道：“但当我还是他的学生时，我就发现，如果你把他的那些疯狂想法中的一个当真，然后剥洋葱皮似的逐一掀开一层又一层的疯话，在那疯狂想法的中心，你通常会发现一个强有力的真相内核。”[1]

约翰·阿奇博尔德·惠勒位列20世纪最具影响力的物理学家之一。从他的行为举止、生活方式、政治观点以及外貌来看，他是个比较保守的人。但是从他对物理学的那些想法来看，他展现了一定程度上狂野的一面。这一性格特征包括他终身痴迷于各种爆炸现象。小的时候，他在父母的菜园子里玩雷管，还差点废了他一根手指头。在与现代物理学“大老爷子”[2]尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）一起工作的时候，惠勒证明了铀-235和钚-239的原子核有可能用于核裂变，而且还研究出了怎样可以做到这一步。那篇论文于1939年希特勒入侵波兰那天发表，六年之后，它们就变成了同位素，用于引爆部署到广岛和长崎的核炸弹，终结了第二次世界大战。

1949年当苏联测试自己的第一颗核炸弹的时候，惠勒和他的学生们加入了爱德华·泰勒（Edward Teller）和斯坦·乌拉姆（Stan Ulam）一行，参与了研发与制造氢弹，利用核聚变去引爆威力更加巨大的爆炸。1944年10月，惠勒所钟爱的兄弟乔在意大利的波河谷随盟军与德军交战时阵亡于一次行动。过了好几个星期，当时正在研发核炸弹的惠勒才收到他的明信片，上面只写了两个字：“快点！”从那之后，就像他在自己回忆录中解释的那样，惠勒就觉得自己有“义务把自己的技能应用到为自己的国家服务中去”[3]。然而尽管他渴望“让美国保持强大”[4]，内心却满怀着一种更为深沉的质疑精神。“从我最早的学生时代起，我最为好奇的就是有关本质性的各种问题。是哪些基本法则在约束着物质世界？从最深的层面来讲，世界是怎样组合到一起的？……都有哪些整合缘由？ 简而言之，是什么东西让我们生活其中的这个世界像钟摆一样运行起来的？”[5]惠勒热衷于提出深刻的问题：“为什么会有量子？”“为什么会有宇宙？”“为什么会有一切的存在？”[6]“为什么会有时间？”[7]

在他教过的50来名博士生里，有些人是物理学超级巨星，其中有理查德·费曼、基普·索恩和休·埃弗莱特。惠勒与费曼所做的那些讨论，为量子版的电动力学铺平了道路——成了现代粒子物理学任何一个子领域的模仿样板，并使费曼获得了1965年的诺贝尔物理学奖。惠勒与索恩以及其他几位学生一起，把爱因斯坦的广义相对论重新变为体面的科学课题，近来发现的引力波更是把它推向了巅峰，为此索恩还被授予了2017年诺贝尔物理学奖。惠勒还成为了蓬勃发展的量子信息领域的“师祖”[8]。就是这一理论在推动着谷歌、IBM、微软、英特尔和NASA近期付出各项努力去实现计算革命。因为他对量子力学的基础（这是主宰微观世界的古怪的物理法则）有经久不衰的兴趣，埃弗莱特还为其做出了同等怪异且引人争议的诠释，意思是说存在着许多平行现实，或者叫“世界”。最后，作为收官成就，惠勒的名字以惠勒-德威特方程（Wheeler-DeWitt equation）这一命名受到膜拜，这是个量子方程，用于计算宇宙中的波函数，同时也是斯蒂芬·霍金一大部分宇宙学研究工作的起始点。

除了这些成就，惠勒还出名地爱给新出现的概念编派生动形象的口头语和名号。对于燃烧殆尽的那些不存在时间概念的恒星尸体，他使“黑洞”这个名字家喻户晓；对于宇宙中相距遥远的区域之间那些假定存在的，如同把手形状的便捷通道，他打造出“虫洞”这个名字；有些领域在微小距离上有极高能量，连空间和时间本身都展现出量子特性，他为这些领域派发了“普朗克尺度”这一用语；据猜测，这些领域中的空间和时间会呈现出像泡泡一样的质地，他就给起了“量子泡沫”这个名字。惠勒不仅爱说口头语，还爱用简明扼要的草图和示意图来讲解复杂的概念[9]。惠勒最神妙费解的一个传世之作是一幅小草图，把宇宙历史描绘得恰到好处：

约翰·阿奇博尔德·惠勒和他的字母“U”。

“这是字母‘U’。起初，当宇宙还小的时候，U从细细的这边开始。随着我们走到字母的另一边，轮廓变得越来越粗，到了某个特定的点上，一个大大的圈就把字母结束掉。这里还坐着一只眼睛回望着宇宙最初始的那些日子”，惠勒讲解着他这张图，它示意了宇宙的演进，截止于有自我意识的观察者出现。事实上，就像惠勒强调的那样，“我们自己今天可以接收到宇宙早期的辐射，而且也确实接收到了”。然后他就抛出了一个大胆的猜测：“如果说主动观察这件事，能够与我们心目中认为的现实世界的起源有什么关联……那么我们就可以说，这位被宇宙创造出来的观察者以他的观察行为在创造宇宙本身的过程中扮演了一个角色。”[10]

20世纪最杰出的物理学家之一声称，我们自己要对宇宙的存在负责，这是认真的吗？是我们自己，仅通过对世界进行观察，就创造了空间、时间和物质？而且这么做所产生的影响还沿时间倒流回万物起始之时，并把宇宙从无变有？

我们怎样才能按照费曼所教的步骤，剥开这层层疯话，从“惠勒的U”里面找出意义来？假装我们会抛弃掉那个令人不安的可能性，也就是每次我们从窗口看出去的时候，就是在不知不觉地回溯到时间开始的地方去启动宇宙大爆炸？毕竟，如果不能不断地进行时间旅行，我们显然无法真正改变早期宇宙的走向，更不要说实际上把它创造出来了。我们唯一有可能 “通过我们的观察行为”，“在创造宇宙本身的过程中扮演一个角色”，更可以大胆地重新解读一下，理解为：我们体验到的宇宙及其历史，只不过是以某个特定视角，去望向一个更具本质性的隐态现实时所产生的感受而已。

为了把这点说清楚，我们可以参照一个圆筒形物体，例如一罐可乐。同一个可乐罐可以看起来是个圆圈，也可以看起来是个长方形，这取决于我们是从上方看它还是从旁边看它。从这一具体的意义上，我们可以被看作是“创造”了不是一个圆圈就是一个长方形，而没有真正对罐子本身做任何事情，只不过是采取了某一特定视角而已。

取决于观察角度，可乐罐可以看起来像个圆圈或长方形。

把宇宙历史与一部好莱坞老电影做对比，我们可以得到更好的理解。当我们看一部像《育婴奇谭》那样的电影时，我们体验到搞笑的剧情。这是一部1938年的美国乖僻喜剧，由凯瑟琳·赫本和加里·格兰特主演。一名古生物学家想要组装一架巨型恐龙的骨骼标本，但这个项目由于遇到美丽的疯丫头苏珊被打断。苏珊有一只驯化了的豹子，然后苏珊姨母养的狗把最后那块找不到的骨头偷走了，还把它藏在了某个地方。但是我们在电影院里体验到的这个故事可没有真的存放在那卷胶卷上。而是，传统的电影放映机是放映胶卷上的信息，一个图像接一个图像，非常快地一闪而过，使观影者得到的印象是故事主线在眼前展开。而且，这个故事也不是真的装在胶卷上，它是由观影者朝放映出来的影片看过去而创造出来的。故事通过我们的观影行为创造出来，而原始的信息源原封不动，依然装在放映机上。同样的道理，宇宙历史可以被理解为我们所体验到的东西，是我们朝一个本质性的“量子现实”[11]望过去时的视角所创造出来的。

什么是现实世界？

是装在放映机上的电影胶卷，

还是银幕上展开的豹子的故事？

用好莱坞电影情节的例子来解释宇宙历史：宇宙的演化过程仅仅是本质性量子

现实的一个投影吗？

（鸣谢：屏幕上显示的是哈勃超级深空视场，原图像源自NASA、ESA和STScl及HUDF团队）

用好莱坞电影情节的例子来解释宇宙历史，惊人准确地描述出了量子力学的工作原理，把量子力学迫使我们问出的最重要的那个问题“什么是现实世界？”给凸显了出来。它是放映机里的电灯泡和储存在胶卷上的那一堆画面，还是从银幕上体验到的那个故事？

即便在当下，物理学家和哲学家仍然有两个阵营，他们激烈争论着的正是这个问题。尼尔斯·玻尔、沃纳·海森堡（Werner Heisenberg）和压倒性多数的物理学家拥护的是正统的量子力学的“哥本哈根诠释”，它坚称“电影情节”构成了现实。好几十年来，只有少数几个受到排挤的人，包括（至少有过一阵的）埃尔温·薛定谔（Erwin Schrödinger）、惠勒的学生休·埃弗莱特和德国物理学家H. 迪特尔·蔡赫（H. Dieter Zeh）构成了“放映机阵营”。然而这一反叛的观点正变得越来越受追捧。到了1920年代，这场争论到了一个非了断不可的关头，物理学家们针对现实世界的真实面目到底能有多奇怪这个问题一决胜负。